2. Měření zónové sedimentační rychlosti

Transkript

1 SEPARACE AKTIVOVANÉHO KALU DŮVODY SEPARACE - aktivační proces je kontinuální kultivací s recyklem biomasy, aktivovaný kal je nutno separovat a vracet do systému jako inokulum - biomasa rozptýlená ve vyčištěné odpadní vodě výrazně zhoršuje kvalitu odtoku z čistírny Hodnocení separačních vlastností Separační problémy OV AS Aktivace DN Odtok Ing. Iveta Růžičková, Ph.D. Tyto studijní materiály umístěné na interních webových stránkách VŠCHT Praha jsou určeny k osobní potřebě studentů předmětu N Základy čištění odpadních vod. Jejich kopírování, šíření, distribuce a zveřejňování na veřejně dostupných serverech bez souhlasu autora/ů je porušením autorského zákona č. 121/2000 Sb. 1 mg X ORG vykazuje hodnotu CHSK cca 1,4 mg, biomasa neusazeného aktivovaného kalu obsahuje zpravidla také 6 8 % organického dusíku vztaženo na sušinu, pokud se jedná o obsah fosforu v sušině aktivovaného kalu, pak tento činí u konvenčních aktivačních systémů cca 2 %, avšak u systémů zvýšeného biologického odstraňování fosforu může překročit 5 6 %. VK PK MORFOLOGICKÉ SKUPINY BAKTÉRIÍ V AKTIVOVANÉM KALU TVORBA VLOČEK vločkotvorné mikroorganismy oxické i anoxické organotrofní vláknité mikroorganismy oxické i anoxické organotrofní mikroorganismy koloběhu síry (mixotrofie) poly-p baktérie? pravděpodobně ano zachycené mikroorganismy nitrifikační baktérie (nutnost pevných a kompaktních vloček) organismy tvořící nepravidelné shluky poly-p baktérie (zvodnělé biopolymery, vyšší viskozita) vlákna ( kostra vloček) 200 μm vločkotvorné (jádro vloček ca μm), ECP - glykokalyx vločkotvorné (vločky > 200 μm) HODNOCENÍ SEPARAČNÍCH VLASTNOSTÍ AKTIVOVANÉHO KALU 1. Měření kalového indexu 2. Měření zónové sedimentační rychlosti KI = V 30 /X [ml/g] Typ kalu KI [ml/g] <100 Lehký Zbytnělý > 200 H, cm I II III ČAS, min. Typ kalu ZSR [m/h] >3 Lehký 2 3 Zbytnělý < 1,2 IV I reflokulace, II zónová sedimentace, III deformační fáze IV - komprese 1

2 3. Měření fyzikálně-chemických parametrů Pěnový index - založeno na stanovení podílu biomasy vyflotované do vrstvy pěny Hydrofobicita - založeno na extrakci hydrofóbního materiálu do n-hexadekanu Koncentrace a složení ECP - proteiny, sacharidy, huminové látky, DNA 4. Mikroskopická analýza - součást pravidelného analytického sledování - levná, rychlá a účinná metoda kontroly stavu aktivačního procesu - základní cíl: vyhodnocení flokulačních a separačních schopností Mikroskopická analýza Velikost vloček: mikrovločky/fragmenty (< 50 µm) malé ( m) střední ( m) velké ( 500 m) 200 m Tvar a struktura vloček: nepravidelné, sférické kompaktní, s kompaktním jádrem, difuzní s pevnou nebo slabou strukturou (volné baktérie) kompaktní jádro volné baktérie 200 m kompaktní difuzní Četnost výskytu vláknitých mikroorganismů: (+ jejich následná identifikace) Četnost výskytu 0 Vlákna nejsou přítomna 1 Vlákna pouze příležitostně ve vločkách 2 Vlákna přítomna ve větším množství, ne však ve všech vločkách 3 Nízká četnost vláken, 1 5 vláken na vločku 4 Střední četnost vláken, 5 20 vláken na vločku 5 Vysoká četnost vláken, 20 vláken na vločku 6 Vizuálně přítomno více vláken než vloček Kvantifikace měřením TEFL (Total Extended Filaments Lenght) nevhodné pro provozní sledování DOBŘE SEDIMENTUJÍCÍ AKTIVOVANÝ KAL Sledované charakteristiky: hodnota KI a ZSR dle tabulky čirý supernatant ne nadměrný objem odsazeného kalu po sedimentaci zahuštění v dosazovací nádrži alespoň na 1 % odsazený a zahuštěný kal by neměl cca 1,5 2 h vzplývat Typ kalu KI [ml/g] ZSR [m/h] <100 >3 Lehký Zbytnělý > 200 < 1,2 Mikroskopický rozbor: četnost výskytu vláken 2 3 pevná a kompaktní struktura vloček optimální velikost malé množství volných baktérií či drobných fragmentů biomasy přiměřený výskyt biopolymerů (= zoogloeálních kolonií) Neexistuje jednotný vzorový vzhled dobře ho aktivovaného kalu. 2

3 SEPARAČNÍ PROBLÉMY AKTIVOVANÉHO KALU Disperzní růst baktérií 1. Disperzní růst baktérií 2. Tvorba neusaditelných mikrovloček 3. Viskózní/zoogloeální bytnění 4. Vzplývající kal 5. Vláknité bytnění aktivovaného kalu 6. Tvorba biologických pěn - zákal finálního odtoku výskyt ve formě jednotlivých, volně dispergovaných baktérií nebo malých shluků (10 20 μm) - technologické parametry procesu (nízké stáří kalu, vysoké zatížení) - složení a charakter odpadní vody (teplota, ph, nedostatek nutrientů, toxické/inhibiční látky) - zákal finálního odtoku - nízká hodnota KI výskyt ve formě malých (< 70 μm) a kompaktních vloček Tvorba neusaditelných mikrovloček -vysoké stáří aktivovaného kalu - absence vláknité populace - toxické/inhibující látky -turbulence, mechanické rozrušování vloček Viskózní/zoogloeální bytnění - problémy se zahušťováním a odvodňováním kalu - vysoké hodnoty KI -případná tvorba viskózní pěny zvýšený výskyt amorfních a/nebo prstovitých zoogloeálních kolonií nadměrná produkce ECP - nedostatek nutrientů -toxické látky - vysoký koncentrační gradient - vrstva plovoucí biomasy na hladině dosazovací nádrže aktivovaného kalu a plovoucího materiálu stejný (zejména s ohledem na četnost vláknitých mikroorganismů) Vzplývání aktivovaného kalu Vláknité bytnění aktivovaného kalu - nízká sedimentační rychlost, vysoké hodnoty KI - zvýšený objem kalu po sedimentaci, čirý odtok - možnost spontánního odkalování systému - nižší koncentrace usazeného kalu -přetěžování kalového hospodářství zvýšená četnost vláknitých mikroorganismů (> stupeň 3) aktivovaný kal plovoucí biomasa - denitrifikace v dosazovací nádrži - vláknité mikroorganismy (přemosťování vloček x otevřená struktura vloček) 3

4 Klasifikace pěn 1. Detergentová/tenzidová pěna 2. Pěna při zapracování 3. Denitrifikační pěna vzplývající kal 4. Viskózní pěna denitrifikace, nosný plyn N 2 stejný mikroskopický obraz obou vzorků ECP, příp. zoogloeální kolonie bez zakoncentrování vláknitých mikroorganismů Tenzidová pěna Stabilizace biologické pěny Pěna při zapracování vysoký poměr S 0 /X 0 Denitrifikační pěna, pěna způsobená zvýšenou koncentrací ECP, biologická pěna??? Biologická (vláknitá) pěna - vrstva plovoucí biomasy -únik pěny mimo aktivační nádrž - zachycení biomasy pokles stáří kalu -průnik pěny do dosazovací nádrže a finálního odtoku -problémy při anaerobním vyhnívání kalu zvýšená četnost pěnotvorných vláknitých mikroorganismů v plovoucí biomase biologická pěna aktivovaný kal nepěnící kal z methanizační nádrže pěnící kal z methanizační nádrže - vláknité mikroorganismy (hydrofóbní buněčné stěny, produkce biosurfaktantů) Biologická pěna - stabilní třífázový systém voda vzduch mikrobiální buňky Podmínky vzniku biologické pěny lehká biologická pěna Stabilizace a vývoj biologických pěn stabilní biologická pěna 1. přítomnost dispergovaných bublin plynu -vzduch -dusík 2. přítomnost povrchově aktivních látek - extracelulární polymery - syntetické tenzidy 3. přítomnost hydrofobního materiálu -pěnotvorné mikroorganismy -tuky, oleje poslední dvě foto: 4

5 Vliv tenzidů aniontové (alkylsulfáty, alkylsulfonany, alkylbenzensulfonany) kationtové (kvarterní amoniové a pyridiniové sloučeniny) neiontové (adukty alkylenoxidů) amfolytické (alkylbetainy, sulfobetainy) Stanovení aniontových tenzidů metoda s methylénovou modří standard: n-dodecylsulfát sodný Stanovení neiontových tenzidů časová náročnost, citlivost, rušivé vlivy, volba standardu metoda s Dragendorfovým činidlem standard: Slovafol 909 (alkylfenolethoxylát) Laboratorní pěnící testy s přídavkem tenzidů 5